阳极开孔形状对金属锰电沉积行为的影响及数值模拟.pdf

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1、·2584·化工进展CHEMICALINDUSTRYANDENGINEERINGPROGRESS2017年第36卷第7期阳极开孑L形状对金属锰电沉积行为的影响及数值模拟郭岚峰1～，刘仁龙1～，刘作华1～，舒建成1～，张兴然1’2，陶长元1’2(1重庆大学化学化工学院，重庆400044；2洁净能源与特色资源化工过程重庆市重点实验室，重庆400044)摘要：电沉积锰过程中阳极的结构直接影响电解槽内电场分布以及电沉积过程能耗。采用实验与数值模拟相结合的手段，分析阴极金属锰和阳极泥的微观形貌、电流效率以及电解槽内电场分布，研究阳极板开孔

2、形状对电沉积锰过程的影响规律。对电解槽进行了三维建模与数值模拟，并通过在线测定阴极过电位实验对模拟结果进行了验证。实验结果表明：在相同开孔面积的条件下，圆孔比方孔和整块矩形孔的电解性能要好。圆孔阳极板在电解过程中阴极过电位的值最小为一1．609V，获得的最大电流效率74．54％，最低单位能耗降5506kW·h／t，而且金属锰表面更加平整致密。模拟结果表明：模拟结果和实验结果具有良好的一致性，圆孔阳极板在电解过程中电解槽内电场分布均匀、合理，在阴极板水平与垂直方向上均获得最小过电位值一115989V。关键词：阳极板：孔形状：电沉积

3、锰：数值模拟中图分类号：TF803．27文献标志码：A文章编号：1000～6613(2017)07—2584—08DoI：10．16085／j．issn．1000．6613．2016—2186NumericalsimulationandexperimentalstudyonbehaviorofanodewithdifferentopeningshapesinmanganeseelectrowinningGUOLanfen91～，LIURenlon91'2LIUZuohual’2，SHUJianchen91～，ZHANGXingr

4、anl～，TAOChangyuanl，2(ISchoolofChemistryandChemicalEngineering，ChongqingUniversity，Chongqing400044，China；2ChongqingKeyLaboratoryofChemicalProcessforCleanEnergyandResourceUtilization，Chongqing400044，China)Abstract：Intheprocessofmanganeseelectrowinning，thestructureofano

5、dedirectlyaffectstheenergyconsumptionandthedistributionofelectricfieldintheelectrolyticcell．Bymeansofexperimentandsimulation，themorphology，currentefficiency，andelectricfielddistributionofcathodemanganeseandanodeslimewereanalyzed，andtheeffectsofanodewithdifferentopeni

6、ngshapesontheprocessofelectrowinningmanganesewereinvestigated．Three—dimensionalmodelingandnumericalsimulationoftheelectrolyticcellweredeveloped，andthesimulationresultswereverifledbytheon．1inemeasurementofcathodicover-potential．Theexperimentalresultsshowthat，underthep

7、remiseofthesameporosityandelectrolysiscondition，theanodeplatewithcircleopeningshadbetterperformancethantheplatewithsquareorrectangularopenings．Theanodeplatewithcircleopeningscouldobtainmaximumcurrentefficiencyof74．54％，andper-unitenergyconsumptioncanbereducedto5506kW·

8、h／t，whilethesurfaceofmetalmanganeseiSmoresmoothandcompact．Thesimulationresultsshowgoodagreementwithexperimentalresults．Withtheanode